NÚMEROS CUÁNTICOS.

De la resolución de la ecuación de Schrodinger, derivan tres parámetros: n, t y m, conocidos como números cuánticos, mismos que, al tomar valores, indican d6nde es más probable encontrar a un electrón. Solo pueden tomar valores enteros y específicos; cada nivel energético tiene una serie de valores diferentes de estos números.

n. Es el numero cuántico principal. También conocido como espacio energético fundamental, determina la orbita o nivel de energía; toma valores desde 1, 2, 3…"

I. Número cuántico secundario o azimutal. Indica el número de subniveles, que existen en un nivel. Los valores que toma este numero cuántico son: 0, 1, 2,... n-1. Es decir, I puede ser un entero positivo incluyendo cero, pero siempre menor que n. Cada subnivel, es decir, cada valor de i, esta representado por las letras s, p, d y f, también llamadas orbitales.

l. Número cuántico secundario o azimutal. Indica el número que existen en un nivel. Los valores que toma este m 1, 2,... n-1. Es decir, I puede ser un entero positivo siempre menor que n.

Cada subnivel, es decir, cada valor de l, esta representado por las letras s,p,d y f, también llamadas orbítales.

Las letras s, p, d y f fueron tomadas de las palabras empleadas para dar nombre a las Iíneas de las series espectrales del hidrogeno, así: s de sharp, p de principal, d de difuse y f de fundamental.

m. Número cuántico magnético que señala el número de orientaciones espaciales del orbital. Estas orientaciones se manifiestan al colorar al átomo en un campo magnético. Los valores que toma m van desde -I hasta +l pasando por cero.

De acuerdo a los valores de m, cada subnivel presenta diferentes orientaciones y en cada orientación se encuentran acomodados los electrones que cada subnivel acepta.

Al estudiar los científicos las líneas espectrales de átomos con más de un electrón, observaron que las líneas, que en un principio se habían considerado como sencillas, en realidad eran pares de líneas muy Tinas, separadas por una distancia muy pequeña.

Para explicar esto, en 1925, los físicos George Uhlenbeck y Samuel Goudsmith propusieron que los electrones tienen una propiedad intrínseca a la que llamaron spin. Esta propuesta dio origen a la asignación de un nuevo número cuántico para el spin del electrón, representado por la letra s.

s. Número cuántico de spin que indica la rotación o giro del electrón, el cual solo puede tomar dos valores: +'/2 y -1/2. También se puede representar por dos vectores en dirección opuesta, como se indica: !!. El signo del valor y la dirección deben ser opuestos, para indicar la nulificación del efecto magnético de un electrón con otro.

2.1.3 Configuraciones ELECTRÓNICAS.

Desarrollo de las configuraciones electrónicas

Con lo aprendido hasta este momento, podemos desarrollar las confi­guraciones electrónicas, que es la forma como están distribuidos los electro­nes en los diferentes subniveles existentes dentro de un mismo nivel de energía del átomo. Analicemos algunos ejemplos:

Determinar la configuración electr6nica del elemento litio (Li)

Auxiliándonos de la tabla peri6dica de los elementos, determinamos el número atómico del litio, que nos indica la cantidad de protones y de electrones que tiene este átomo; así, tenemos:

Número atómico.

Distribuimos el numero de electrones de acuerdo al principio de edificación progresiva y recordando la cantidad de electrones que admite cada subnivel.

Li3 1s2, 2s1

Como podrás observar, el exponente que I leva el subnivel indica el numero de electrones presentes; en el caso del subnivel 2s, todavía tiene capacidad para aceptar otro electrón.

Determinar la configuraci6n electr6nica del cloro (Cl).

Distribuimos los electrones siguiendo el orden de edificación progresiva, de acuerdo a la capacidad de aceptación de cada subnivel:

Cl17 1s2, 2s2, 2p6, 3s2 3p5

Uso del kernel.

Si realizamos la configuraci6n electr6nica de átomos multielectr6nicos, como la plata y el bario, nos daremos cuenta que resulta laboriosa por el numero de subniveles que debemos llenar. En estos casos, se emplea el método del kernel, el cual es una abreviación de la configuración electrónica de un gas noble. Los gases nobles son: helio (He), neón (Ne), arg6n (Ar), kriptón (Kr), xenón (Xe) y radón (Rn).

Analicemos las configuraciones de los siguientes elementos para comprender el uso del kernel:

Ne10

1s2s2, 2p6

Mg12

1s2, 2s2, 2p6, 3s2

Ar18

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6

Fe26

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4s2, 3d6

Kr36

12s, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4s2, 3d10,4p6

Sr38

1s2, 2s2, 2p6, 3s2, 3p6,4s2, 3d10,4p6, 5s2

De estas configuraciones, podemos observar que la de un gas noble esta contenida en la de otro elemento. Por ejemplo, en los casos arriba analizados la configuración del neón esta contenida en la configuración del magnesio.

De la observaci6n anterior, podemos entender al kernel como algo que esta con-tenido en otro; es decir, el kernel es la representación de la configuración electrónica de un gas noble que esta contenida en la del elemento que se desea desarrollar. Para emplear al kernel se debe partir del gas noble cuyo número atómico sea menor al del elemento en cuestión. El gas noble empleado debe de indicarse entre corchetes [ ].

Si vamos a desarrollar una configuración electrónica empleando este método, debemos auxiliarnos de la tabla periódica y del principio de Aufbau, para de esta manera, facilitarnos la configuración. Veamos unos ejemplos:

Empleando el kermel, desarrollar la configuración electrónica del azufre (S).

De la tabla periódica, podemos obtener el número atómico del azufre.

En la tabla periódica, buscamos cual es el gas noble que antecede al azufre y encontramos que es:

De la tabla periódica, obtenemos en que nivel energético (n) esta colocado el azufre, y del principio de Aufbau, copiamos solo los subniveles que corresponden a este nivel. Así, obtenemos que:

Nivel energético, n = 3

Subniveles que corresponden: 3s y 3pDistribuimos los electrones en los subniveles obtenidos que le faltan al neón para alcanzar el numero atómico del azufre, quedando la configuraci6n de la siguiente manera:

S16 [Ne] 3s2, 3p4

Empleando el kernel, realizar la configuración electrónica del bario (Ba).

Obtención del número atómico del bario:

Gas noble que le antecede:

En la tabla periódica, buscamos en que nivel energético se encuentra el bario; del principio de edificaci6n progresiva copiamos solo los subniveles correspondientes:

Nivel energético, n = 6

Subniveles que correspondiente 6s, 4f, 5d y 6d

Distribución de los electrones que le faltan al xen6n en los subniveles obtenidos para alcanzar el número atómico del bario:

Ba56 [Xe] 6s2

Nota: Dado que el resto de los orbítales están vacíos, no es necesario ponerlos.